地铁隧道下穿既有建筑物安全性评估地铁隧道下穿既有建筑物安全性评估摘要：本文旨在以某地地铁盾构隧道下穿既有建筑物的工程实例为背景，通过有限元软件模拟，介绍隧道下穿既有结构安全性评估的方法。关键词：地铁；盾构隧道；安全性评估中图分类号：U45文献标识码：文章编号：Abstract:Inthispaper,wetakethemetroshieldtunnelgothroughtheexistingstructuresasprojectbackground.Usingthefiniteelementsoftwaretosimulate,andintroductionthemethodsofsafetyassessmentforexistingstructuresduringmetroconstruction.Keywords：shieldtunnel;metro;safetyassessment0引言21世纪随着我国城市化进程的加快，城市地下轨道交通进入了飞速发展阶段。在地面建筑密集、地下管线复杂的城市中心地区，由于周围环境的制约，隧道下穿既有结构的情况越来越多。新建隧道施工过程中，既有结构的安全如何保障，已成为学术界和工程界关注的焦点。目前国内对地铁隧道下穿或近距离通过既有建（构）筑物的安全性评估工作尚属起步时期，现阶段的安全评估基本上都是基于建筑物在设计或竣工时的原始完好状态进行的评估，而不是基于建筑物的现有变形和沉降的现状评估。评估内容方面，在针对隧道施工过程中及施工完成后建筑物由于沉降或差异沉降，结构具体会受到怎样的影响，会产生多大的裂缝和变形，其分布规律如何等的研究基本上没有涉及到。本文旨在以某地地铁盾构隧道下穿既有砖混结构建筑物的工程实例为背景，介绍在既有结构现状基础上的安全性评估方法，并给出隧道通过既有结构后，可能产生的影响及变形和裂缝的分布情况。1工程概况既有结构为二层砖混结构，建筑平面尺寸29.7×6.9m，建筑面积445.46m2。开间尺寸3.3m，进深尺寸5.1m，走道宽度1.8m。建筑物一层层高3.30m，二层层高为3.04m，总高度为6.34m。楼梯间设置在建筑物的中部，楼盖及屋盖板采用预制钢筋混凝土圆孔板；建筑物外墙墙厚370mm，内墙墙厚240mm，墙体采用50号砂浆、75号粘土砖砌筑，现浇混凝土采用C20；建筑物基础采用浆砌片石条形基础，基础埋深为1.60m，外墙基础顶宽520mm，内墙基础顶宽500mm。新建隧道从既有结构西侧端墙边穿过，隧道结构顶距既有结构基底约10.9m。地铁隧道与既有结构的位置关系如图1-1所示。图1-1地铁隧道与火车站派出所位置关系2评估方法利用ANSYS有限元结构分析设计软件对其做三维空间模拟，砖混结构墙体选择实体单元，楼（屋）面板采用壳单元。边界条件设定办公楼西北角强制下沉位移、墙体线倾斜，东南角限制位移（铰接），墙底其它各点按peck曲线施加差异沉降模式。分析结构在自重、楼（屋）面荷载以及竖向位移及倾斜组合工况条件下，既有结构的内力情况并与其强度设计指标进行比较，评估既有结构在地铁盾构隧道开挖侧穿的影响下，其结构的安全稳定性。根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001），取砖砌体设计抗压强度2.74MPa，设计轴心抗拉强度沿齿缝0.38MPa，设计抗剪强度0.19MPa，对结构墙体的抗压和抗剪强度进行验算。3计算工况按照目前盾构施工变形控制技术水平，考虑盾构侧下穿既有结构的位置，并根据现场检测结果目前存在的变形情况，选择隧道中心地面累计最大沉降12mm，派出所办公楼西北角沉降10mm、外墙局部倾斜0.0055（基于目前状况，并考虑施工新增倾斜0.0015）计算；利用ANSYS大型结构分析软件进行分析，计算模型及有限元网格划分见图3-1所示。图3-1既有结构计算模型及网格划分4分析计算与结果隧道中心地面累计最大沉降12mm，按peck曲线施加差异沉降，既有结构西北角下沉10mm，外墙向隧道中心线方向倾斜0.0055。垂直方向墙体压应力分布见图4-1所示，与砌体抗压强度进行对比分析，墙体所受压应力在西北角处局部位置超出砌体材料的抗压强度，其它位置满足抗压强度要求。图4-1Z方向上的正应力图墙体的剪应力分布见图4-2、4-3所示。墙体上呈现灰色的区域表示墙体所受剪应力已超出其抗剪强度指标，墙体在局部范围内会出现裂纹，裂纹面积约占总墙体面积的30%左右。图4-2YZ平面上的剪应力图图4-3XZ平面上的剪应力图6评估结论及建议1）考虑目前既有结构现状，建议尽可能减小施工过程对主体结构的变形...